Osnove mikroprocesorske elektronike

Opis predmeta

Uvod in pregled zgodovine razvoja in trenutno stanje tehnologije mikroprocesorjev. Osnovni gradniki digitalnih sistemov. Tehnologije in lastnosti pomnilnikov.

Arhitekture mikroprocesorjev. Zgradba in arhitektura jedra. Nabori inštrukcij. Elementi mikroprocesorskih sistemov.

Pregled in arhitektura mikrokrmilnikov Atmel AVR. Pregled razvojnih orodij. Organizacija registrov, pomnilnika, nabor inštrukcij in načini naslavljanja.

Sistemi kontrole delovanja mikrokrmilnikov, nadzor napajalne napetosti. Načini generiranja sistemske ure. Načini programiranja in razhroščevanja, načrtovanje in realizacija mikroprocesorskega vezja.

Periferne enote malih mikrokrmilnikov.

Tipične elektronska zgradbe digitalnih I/O linij, I/O registri. Časovniki in števci z razširjenimi funkcijami: CCP, ICP, PWM. analogni primerjalnik in referenca, A/D pretvornik.

Prekinitve in servisiranje prekinitev.
Upravljanje s porabo.

Prenosi podatkov: vzporedni in zaporedni prenos, takt in sinhronizacija. Asinhroni in sinhroni prenosi. Električne lastnosti komunikacij, potek signalov pri sprejemu in oddaji, kabli in priključki. Elektronska vezja za podporo komunikaciji. Standardne serijske komunikacije.

Cilji in kompetence

Predmet razvija sposobnosti za razumevanje uporabe mikroprocesorja v elektronskih sistemih. Razvija tudi sposobnost integracije mikroprocesorja z različnimi perifernimi enotami in nudi potrebne izkušnje za programiranje in odpravljanje napak pri delu s periferijo v različnih aplikacijah.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, laboratorijske vaje, projektno delo, predstavitev naloge.

Predvideni študijski rezultati

Ob uspešno zaključenih študijskih obveznosti pri tem predmetu naj bi študentje bili sposobni

primerjati tehnologije integriranih vezij in pomnilnikov iz različnih vidikov.
oceniti primernost in izbrati ustrezno arhitekturo mikrokrmilnika.
analizirati preprosto strojno kodo mikrokrmilnika.
predstaviti zgradbo, lastnosti in delovanje mikroprocesorskega jedra Atmel AVR in periferije.
analizirati delovanje in prepoznati pomen posameznih registrov neke periferne enote na podlagi podatkovnega lista mikrokrmilnika Atmel AVR.
identificirati možne težave, ki lahko nastanejo zaradi nepoznavanja detajlov delovanja periferije in jih ustrezno rešiti.
uporabiti prekinitve za rešitev določenega problema.
napisati delujočo kodo v jeziku c za dosego želenega delovanja neke periferne enote mikrokrmilnika Atmel AVR.
ustrezno strukturirati kodo v programskem jeziku c za dosego nizke odvisnosti med moduli, preglednosti in dobre izmenljivosti med različnimi družinami mikrokrmilnikov.

Reference nosilca

MATIČ, Gašper, JANKOVEC, Marko, JURMAN, David, TOPIČ, Marko. Feasibility study of attitude determination for all-rotating unmanned aerial vehicles in steady flight. Journal of intelligent & robotic systems, ISSN 0921-0296, 2015, vol. , no. , str. 1-20.
JANKOVEC, Marko, TOPIČ, Marko. Intercomparison of temperature sensors for outdoor monitoring of photovoltaic modules. Journal of solar energy engineering, ISSN 0199-6231, Aug. 2013, vol. 135, no. 3, str. 1-7.
HERMAN, Matic, JANKOVEC, Marko, TOPIČ, Marko. Optimisation of the I-V measurement scan time through dynamic modelling of solar cells. IET renewable power generation, ISSN 1752-1416. [Print ed.], 2013, vol. 7, no. 1, str. 63-70.
ANDREJAŠIČ, Tine, JANKOVEC, Marko, TOPIČ, Marko. Comparison of direct maximum power point tracking algorithms using EN 50530 dynamic test procedure. IET renewable power generation, ISSN 1752-1416. [Print ed.], 2011, vol. 5, no. 4, str. 281-286.
KURNIK, Jurij, JANKOVEC, Marko, BRECL, Kristijan, TOPIČ, Marko. Outdoor testing of PV module temperature and performance under different mounting and operational conditions. Solar energy materials and solar cells, ISSN 0927-0248. [Print ed.], Jan. 2011, vol. 95, no. 1, str. 373-376.

Temeljni viri in literatura

Jankovec M., Osnove mikroprocesorske elektronike, zapiski in slikovno gradivo predavanj, Ljubljana, 2016.
Pirc M., Jankovec M., Osnove mikroprocesorske elektronike, navodila za laboratorijske vaje, Ljubljana, 2016.
John L. Hennessy and David A. Patterson, Computer Architecture, A quantitative approach, Morgan Kaufmann Publishers Inc., ISBN 978-0-12-370490-0, 2006.
Dhananjay V. Gadre, Programming and customising the AVR microcontroller, McGraw-Hill, ISBN: 0-0713-4666-X, 2001.
Günther Gridling, Bettina Weiss, Introduction to Microcontrollers, 2006.